《地球科学测试技术》第四章 LA-ICP-MS.pptVIP

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）-矿物微量元素分析 二 激光剥蚀器系统结构 该系统主要由光束传输光学系统、样品池（剥蚀室）和观察系统组成。光束传输光学系统是由一个或更多的介电反射镜组成，其作用是把光束反射至聚焦物镜上。光束传输系统可以通过聚焦或散焦作用，改变和控制剥蚀孔径的大小。样品池是一个带有光学窗口的石英或光学的玻璃室，玻璃室中有一个样品固定台，不用在空气中打开样品室就可以旋转或在X-Y方向移动。 1、多型样品台 3个不同形状的样品座可以适应不同形状和大小的样品材料，主要适用于普通锆石定年靶和岩石薄片靶。 2、双室样品室 嵌套式的双室激光剥蚀腔，外部方形大样品室，内部烟斗型的聚焦样品室使得采集样品迅速带离样品室送入检测系统，减少了样品的分馏和交叉污染。 3、定位精确的找样系统 精确至0.1微米级的样品平台，使得X和Y轴能够迅速准确的对样品进行全自动定位。 4、Squid信号匀化装置 由10根长短依次减小的传送管组成的独特的Squid匀化系统，使得脉冲激光剥蚀产生的样品信号得到平滑。 5、全自动的激光设置 全自动化的样品采集，毫秒级的快速激光参数转换（包括测试点位、测试时间、频率、斑束、氦气流量及其扫描方式），可以适用不同的单点扫描、线扫描以及面扫描，为不同需求的样品提供了良好的条件。 三 激光器类型 NIST SRM 612 – 266nm NIST SRM 612 – 213nm NIST SRM 612 – 193nm 266nm 四 元素分馏效应 引起元素分馏效应的来源： 第一个分馏隐患：激光剥蚀效应 低脉冲导致的气溶胶间歇传输 频率越低，中间间歇时间越长，2个HZ时，采集时间为40秒，将会产生20个波峰和波谷 频率大于6HZ时，单管道的分馏效应和10HZ的分馏效应差别不大 有平底和锥形底之分 气溶胶传输效率研究 第二个分馏隐患：样品剥蚀池 剥蚀池的设计 剥蚀池的设计 广州地化所实验室的双室剥蚀腔 第三个分馏隐患：传输管道 04YC67 … but the scenario is not ideal Sample Laser pulse Particles Atoms Ions Impediments for non-matrix calibration! Usual problems in nanosecond LA Laser ablation with fractionation Mass losses from the ablation cell to the ICP Particles non completely atomized in the ICP 总是有一些不近人意的地方…… 元素的分馏效应： 在LA-ICP-MS中，影响分析准确度和精密度的一个主要因素是元素的分馏效应。元素的分馏效应是指不同元素在剥蚀蒸发及传输过程中行为的差别，表现为与样品无关的元素强度随时间的变化，即元素的非计量剥蚀。Fryer等人(1995)将之定义为钻蚀一个孔的过程中所获得的元素比值在时间上的变化。 准分子激光由于能量分布更均匀，所以能保证整个剥蚀斑中样品的均匀剥蚀，导致元素分馏效应大大减少。 Simon Jackson ELEMENTAL FRACTIONATION 50 100 150 200 250 10,000 100,000 1,000,000 10,000,000 0 1 2 3 SECONDS SIGNAL (C.P.S.) Pb/U Ca U Pb LASER ON NIST 610 Pb/U Wavelength: 266 nm 剥蚀过程 引起分馏 传输过程 引起分馏 离子化过程 引起分馏 Hattendorf B, Latkoczy C, and Günther D (2003) Anal Chem 75:341A-347A Quartz (1.2 L/min Argon) 193nm, Ar 8.0 ± 0.5 % 266nm, Ar 3.9 ± 0.9 % 266nm, He 6.5 ± 0.3 % 没有影响的参数: Ablation cell volume Transport tube volume 有重要影响的参数: 载气：Helium (gas environm.) 激光波长：Wavelength 激光能量：Laser energy Eggins et al. Applied Surf. Sci, 1998, Bleiner and Günther, JAAS, 2001, Russo et al., Anal Chem. 2002 Elemental fractionation: 266nm213nm193nm 作用：放